高性能LDO線(xiàn)性穩壓器的設計

摘要：為了解決電力載波通信系統中LDO供電模塊常用單芯片而導致板上成本及面積增加的問(wèn)題。文中將LDO集成進(jìn)系統芯片來(lái)為數字及模擬模塊分別供電，同時(shí)采用平滑極點(diǎn)跟隨技術(shù)來(lái)解決負載電流變化時(shí)芯片穩定問(wèn)題，該方法可使PSRR在低頻下達到63 dB，并能以IP方式在其他應用中使用。

　　0引言

　　電源管理系統己成為當前集成電路產(chǎn)業(yè)發(fā)展中的一個(gè)熱點(diǎn)，也是一個(gè)必不可缺的技術(shù)。沒(méi)有電源管理，許多市場(chǎng)都將不存在。電源管理可使移動(dòng)電話(huà)、筆記本電腦、遙控電視、可靠的電話(huà)服務(wù)等許多市場(chǎng)成為現實(shí)?，F如今，電子產(chǎn)品己普及到工作與生活的各個(gè)方面，其性能價(jià)格比愈來(lái)愈高，功能愈來(lái)愈強，而供電的電源電路在整機電路中也是越來(lái)越重要。

　　電源系統設計不合理，就會(huì )影響到整個(gè)系統的架構、產(chǎn)品的特性組合、元件的選擇、軟件的設計和功率分配架構等。在不同的電流負載下，如何保證LDO的穩定性，對LDO的設計是一個(gè)挑戰。為此本文提出了一種LDO，并采用平滑極點(diǎn)跟隨技術(shù)來(lái)解決不同電流負載下的極點(diǎn)偏移所導致的穩定性問(wèn)題，從而提高了PSRR。同時(shí)，其過(guò)壓保護電路也較好的防止了LDO輸出供電電壓過(guò)大的問(wèn)題。

　　1 電路設計

　　圖1所示是本設計中LDO的電路結構。本LDO的基本結構由4級構成，主要利用誤差放大器A1、電壓放大器A2、電壓緩沖器A3、電壓調整管MPl和反饋網(wǎng)絡(luò )構成的負反饋環(huán)路來(lái)維持VOUT的穩定。米勒電容C1用來(lái)為電路進(jìn)行頻率補償，第二級與第三級的帶寬要大，以便保證LDO處在穩定狀態(tài)。同時(shí)也應保證在較寬的頻帶下調整管的輸出電阻維持不變
，以便得到較好的電源抑制性能。若將A2、A3、A4簡(jiǎn)化成一個(gè)，這樣，一個(gè)兩級米勒補償的運算放大器的LDO增益帶寬即可表示成：

　　式中，gm1是A1的跨導。由上式可以看到，增益帶寬不隨負載電容的變化而改變。其主極點(diǎn)P1可以表示成：

　　Rol是A1的輸出電阻，類(lèi)似于兩級米勒補償的運放。一般都希望合并后的第二級放大器是一個(gè)單極點(diǎn)系統，由于米勒補償引入的極點(diǎn)分離，次級點(diǎn)P2可近似表示成：

　　式中，是的跨導，gm4是A4的跨導。為了讓次級點(diǎn)一直在輸出節點(diǎn)，第二級和第三級的輸出極點(diǎn)必須推到一個(gè)比次級點(diǎn)大很多的很高的頻率上。為了保證其穩定性，次級點(diǎn)需要保持在輸出節點(diǎn)。